MODUŁOWA TECHNOLOGIA I KONSTRUKCJA SYSTEMU TRANSPORTU ORAZ ORIENTACJI KARTUSZY

Transkrypt

1 Technologia i Automatyzacja Montażu 2/2012 MODUŁOWA TECHNOLOGIA I KONSTRUKCJA SYSTEMU TRANSPORTU ORAZ ORIENTACJI KARTUSZY Zbigniew URBAŚ, Janusz KOBIAŁKA Koniec XX i początek XXI wieku, jako epoka umaszynowienia przemysłu, jest zdominowany dążeniem do tworzenia struktur modułowych. Ta modułowość jest widoczna zarówno na poziomie technologicznym, jak i w konstrukcji budowanych maszyn. Producenci urządzeń stosują modularyzację nie tylko w konstrukcjach mechanicznych, ale również w układach sterowania nadzorujących ich działanie. Realizowana jest ona na poziomie napędów, pomiarów i kontroli ruchów lub całych procesów oraz oprogramowania i komunikacji. Takie działania w znaczący sposób upraszczają konstrukcję maszyn i pozwalają na standaryzowanie podzespołów. To z kolei wpływa na skracanie czasu ich budowy. Maleją również koszty wytwarzania urządzeń. Wszystkie te wymienione korzyści były dla nas drogowskazem przy tworzeniu modułowego systemu transportu, orientacji i pakowania kartuszy. Są to tuby będące szeroko rozpowszechnionym opakowaniem do silikonów i różnego rodzaju klejów montażowych stosowanych w budownictwie (rys. 1). Rys. 1. Kartusze Struktura procesu produkcyjnego tego typu opakowań została przedstawiona na schemacie na rys. 2. Przed zespołem stanął problem, jak zrealizować ten proces produkcyjny, zapewniając: standaryzację elementów, elastyczność konfiguracji przyszłego systemu pod kątem szybkiej adaptacji do potrzeb, szybką reakcję na potrzeby rynku, ewentualną możliwość zwiększenia produkcji (rozbudowywanie systemu), Rys. 2. Proces produkcyjny opakowań kartusze HDPE 37

2 2/2012 Technologia i Automatyzacja Montażu dołączanie nowych funkcji nieburzących logiki systemu. Rozwiązaniem jest architektura modułowa, która będzie posiadała następujące cechy: moduły podstawowe powstaną z przeniesienia struktury funkcjonalnej na strukturę fizyczną, każdy moduł maszyna będzie miał własny układ sterowania nadający mu niezbędną funkcjonalność oraz niezależność zespołom mechanicznym, moduły, komunikując się, przesyłać będą informacje o stanach: załączenia do pracy i wyłączenia, ewentualnym trybie pracy (realizacja za pośrednictwem przycisków, przełączników bądź pulpitów operatorskich), zapełnienia szlaków transportowych i buforów (realizacja za pomocą różnego rodzaju czujników), wykonywania określonej czynności i potwierdzenia jej zakończenia, alarmowych i awariach (realizacja poprzez sygnalizatory świetlno-dźwiękowe i komunikaty na pulpitach operatorskich). Modułami podstawowymi naszego systemu stały się: wtryskarka, drukarka sitodrukowa, pakowaczka kartuszy z owijarką, pakowaczka kartuszy w kartony tekturowe, moduł orientacji i sortowania kartuszy, silos jako moduł międzyoperacyjnego magazynowania kartuszy. Do modułów pomocniczych możemy zaliczyć: transportery transportu podsufitowego, transportery transportu międzyoperacyjnego. Wtryskarka (rys. 3) tworzy niezależny moduł podstawowy prezentowanego systemu, na którym wytwarzane są białe kartusze (tuby) w dalszym procesie pokrywane kolorową grafiką lub tekstem. Posiada również budowę modułową. Standardowe moduły funkcjonalne to: zespół zamykania i otwierania formy, agregat wtryskowy oraz zespół napędowy tworzą one korpus maszyny oraz układ regulacji i sterowania. Jej wydajność w zależności od potrzeb waha się od 2500 do 5000 szt./godz. Drukarka sitodrukowa (rys. 4) to również urządzenie o budowie wielomodułowej, składające się z następujących podzespołów: systemu transportu kartuszy, układu wprowadzania i trzymania kartusza, układu drukowania sito (forma), podawanie farby, rakiel, element dociskowy (cylinder), suszarni, układu odprowadzania kartuszy zadrukowanych, systemu sterowania. Posiada ona wydajność na poziomie szt./ godz. i umożliwia nakładanie do sześciu różnych kolorów. Rys. 4. Drukarka sitodrukowa Pakowaczka z owijarką (rys. 5) jest urządzeniem mobilnym i składa się z modułów: transportera wejściowego wprowadzającego uporządkowane kartusze do pakowaczki, układu kompletacji wiersza kartuszy (wiersze mają różną ilość detali (rys. 6)), układu transportu stosu kartuszy, układu wypychania stosu do modułu owijarki, modułu owijarki, systemu sterowania. Rys. 3. Wtryskarka z modułem podajnika szczebelkowego sypiąca detale na transporter podsufitowy Rys. 5. Pakowaczka z owijarką 38

3 Technologia i Automatyzacja Montażu 2/2012 Pakowaczka jest w stanie opasać taśmą 6800 kartuszy na godzinę. W jednym stosie znajduje się 64 sztuk tub. Rys. 8. Kartusze w kartonie (w celu lepszego pokazania struktury ułożenia stosu w kartonie jeden z kartuszy został usunięty) Rys. 6. Widok stosu kartuszy w owijarce Pakowaczka kartuszy w karton (rys. 7) jest siostrzanym urządzeniem opisanego powyżej. Urządzenie jest łatwe w przemieszczaniu po hali. Zbudowana jest z modułów: transportera wejściowego wprowadzającego uporządkowane kartusze do pakowaczki, układu kompletacji wiersza kartuszy (wiersze mają zróżnicowaną liczbę detali), układu formowania stosu, układu wsuwania stosu do tekturowego kartonu, układu podtrzymywania kartonu. Moduł orientacji i sortowania (rys. 9), podobnie jak pakowaczki, ma budowę modułową. Składa się z: transportera podającego na wejściu z układem wstępnej selekcji podawania tub na dobry zły (rys. 10), układu orientacji (rys. 10), transportera podającego na wyjściu (rys. 10), zasobnika (rys. 11), systemu sterowania. Rys. 9. Moduł orientacji i sortowania sprzęgnięty z pakowaczką Wydajność podawania kartuszy na wyjściu wynosi 6000 szt./godz. Rys. 7. Pakowaczka kartuszy w kartony Pakowaczka jest w stanie zapakować w kartony 6800 sztuk kartuszy na godzinę. W jednym kartonie jest 140 sztuk tub (rys. 8). Rys. 10. Moduł orientacji i sortowania moduły transportu i selekcja kartuszy 39

4 2/2012 Technologia i Automatyzacja Montażu Nad całością modułowego systemu transportu tub od wtryskarek do buforów silosów oraz zapełnieniem silosów sprawuje kontrolę nadrzędny układ sterowania w postaci sterownika PLC umieszczonego w głównej szafie sterującej (rys. 14). 11. Moduł orientacji i sortowania zasobnik Silos (rys. 12) z transporterem (lub zsypem grawitacyjnym), kierownicą i zasuwą (rys.13) tworzy układ bufora międzyoperacyjnego. Jest on również urządzeniem mobilnym. To do niego dostarczane są kartusze z wtryskarek poprzez system transporterów szczebelkowych i układ transportu podsufitowego (rys. 3). Rys. 14. Główna szafa układu sterowania transportu i zapełnienia silosów Sterownik ten wyposażony jest w moduł kontroli sieci, w tym przypadku ASi, której elementy w postaci modułów znajdują się w pneumatycznym (płyta) oraz integralnym elektronicznym module sterowania (szafa) na każdym z silosów (rys. 15). Rys. 12. Silos z integralnym sterowaniem Rys. 15. Moduł płyty pneumatycznej z elementami sieci ASi Rys. 13. Kierownica i zasuwa Każdy z silosów posiada integralny elektroniczny i pneumatyczny moduł sterowania. Czuwa on nad poprawnym funkcjonowaniem układu kierownicy i zasuwy przypisanej do danego silosu. Steruje też pracą transportera, jeżeli występuje on przy silosie zamiast zsypu grawitacyjnego łączącego silos z transporterem podsufitowym. Zachodzi to w przypadku, gdy silos znajduje się w większej odległości od transportera podsufitowego lub kiedy występują problemy ze swobodnym spadkiem kartuszy. Opisany układ sterowania przedstawiony jest na rys. 16. Budowę modułową posiada nie tylko podsystem przepływu materiałów, ale również układ sterowania (rys. 17). Przedstawiony system transportu i orientacji kartuszy może być w całości lub częściowo wykorzystany wszędzie tam, gdzie tuby z HDPE, o kształcie walca, mają stosunek długości do średnicy większy niż 3. Występuje to często w przypadku opakowań w przemyśle kosmetycznym, chemicznym, farmaceutycznym i spożywczym. Opisane urządzenia produkcyjne wykorzystywane są praktycznie w ciągu dwóch lub niekiedy trzech zmian roboczych. Dzięki modułowemu i mobilnemu rozwiązaniu, istnieje możliwość szybkiej rekonfiguracji linii technologicznej i dostosowania się nawet w ciągu jednej zmiany do zaistniałych potrzeb produkcyjnych. Potrzeby te są dyktowane przez rynek. 40

5 Technologia i Automatyzacja Montażu 2/2012 LITERATURA Rys. 16. Schemat układu sterowania napełnienia silosów Usprawniony został też transport międzyoperacyjny wyrobów po hali produkcyjnej. Zwolnione zostały dodatkowe powierzchnie magazynowe. Przełożyło się to na zwiększenie wydajności produkcji i obniżenie jej kosztów. Koncepcja tego rozwiązania zdała egzamin, sprawdziła się w codziennej praktyce. 1. Izdebski K.: Baza danych modułów konstrukcyjnych środków technologicznych montażu. Technologia i Automatyzacja Montażu nr 3/ Śliżewski W., Siemieniako F.: Modularyzacja hybrydowych stanowisk montażowych w zakładach pracy chronionej. Technologia i Automatyzacja Montażu nr 3/ Nieoczym A.: Komórka montażowa jako podstawowy moduł w zrobotyzowanym odcinku montażowym. Technologia i Automatyzacja Montażu nr 3/ Papiór R.: Modelowanie poziomu jakości wyrobów o strukturze modułowej w procesie montażu. Technologia i Automatyzacja Montażu nr 3/ Ciszak O., Żurek J.: Propozycja metodyki wyboru wariantu procesu technologicznego montażu z wykorzystaniem metody Baasa i Kwakernaaka. Technologia i Automatyzacja Montażu nr 3/ Kliński G.: Możliwość wykorzystania ergonomicznego stanowiska montażu ręcznego w modułowych systemach montażowych. Technologia i Automatyzacja Montażu nr 3/ Kowalski T.: Bezpieczeństwo pracy a ergonomia systemów wytwarzania. Technologia i Automatyzacja Montażu nr 3/ Łunarski J., Ciepiela K.: Wymagania ergonomiczne jako moduł systemu odbioru maszyn i urządzeń technologicznych. Technologia i Automatyzacja Montażu nr 3/ Łunarski J.: Problemy modularyzacji w technologiach wytwarzania i konstrukcjach wyrobów. Technologia i Automatyzacja Montażu nr 4/ Stępień K.: Współczesne technologie zadruku opakowań. Tworzywa Sztuczne i Chemia nr 2/ Wcisło G.: Jak budować maszyny modułowe? www. automatyka2b.pl Mgr inż. Janusz Kobiałka jest pracownikiem Zakładu Mechaniki i Budowy Maszyn, inż. Zbigniew Urbaś jest pracownikiem Zakładu Obrabiarek i Technologii Montażu w Instytucie Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego w Warszawie. Rys. 17. Schemat blokowy oprogramowania sterownika PLC 41

6 2/2012 Technologia i Automatyzacja Montażu 42